Свикнали сме, че броенето на секунди, минути, часове е лесен начин да разберем продължителността между тогава и сега. Но на квантово ниво тогава невинаги е възможно. Още по-лошо – сега често се разтваря в мъгла от неопределеност. Обичайният начин за измерване на времето просто не работи за много случаи на ниво частици.
Според изследователи от Университета в Упсала (Швеция), потенциално решение може да бъде намерено под формата на самата квантова мъгла. Експерименти над вълновата природа на атомите на Ридберг са открили нов начин за измерване на времето, който не изисква точна отправна точка. Научната статия е публикувана в Physical Review Research, за нея разказва ScienceAlert.
Атомите на Ридберг са раздути „балони“ от царството на частиците. Напомпани от лазери, тези атоми съдържат електрони в изключително високи енергийни състояния, орбитиращи далеч от ядрото.
Лазерите обикновено се използват за привеждане на електроните в по-високи енергийни състояния. Може също да се използва втори лазер за проследяване на измененията в положенията на електрона, включително във времето.
Привеждането на атоми в състояния на Ридберг е удобен начин, когато става въпрос за проектиране на нови компоненти за квантови компютри. Но поради квантовия принцип на неопределеност (когато не може едновременно да се измери положението на частица и нейната скорост), картината най-малко прилича на мъниста, плъзгащи се по малки влакна, а повече на рулетка, където след всяко хвърляне топчето може да скочи навсякъде.
Но ние помним, че частицата може да бъде едновременно и вълна (безполезно е да питаме защо – това е един от парадоксите на квантовия свят, отговорът ще бъде: Ами така). Обичайните вълни в езерото създават интерференция – при наслагване на вълните една с друга те могат да се увеличават или намаляват. В резултат се образуват уникални модели на вълни във всеки момент от времето на всеки водоем. Хвърлете достатъчно вълни на Ридберг в едно и също атомно „езерце“ и всяка от тези уникални „рисунки“ ще представлява определено време.
Оказва се, че тези модели на атомите на Ридберг са достатъчно постоянни и надеждни, за да служат като квантов печат на времето. Учените са измерили лазерното възбуждане на хелиеви атоми и са съпоставили резултатите с теоретичните предсказания. Всичко съвпаднало: пътеводителят по вълните на Ридберг може да се използва.
Важно е да се отбележи, че никой от тези „пръстови отпечатъци“ не изисква понятията тогава и сега да служат като отправна точка. Времето тук е относително във висша степен – отметката работи само за този атом в това състояние при тази лазерна мощност. Това обаче ще помогне за създаването на обширни таблици с отметки за относителен интервал от време, които ще помогнат на учените в различни квантови експерименти.
Търсейки сигнатури на интерфериращи състояния на Ридберг сред атомите, авторите на изследването биха могли да наблюдават времева отметка за събития, толкова мимолетни, колкото са само 1,7 трилионни от секундата.
